DE628915C - Gewindeverbindung fuer Rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung hat eine Gewindeverbindung für Rohre, bei der zwei koaxiale Rohre durch ineinandergreifende, sich ergänzende kegelige Gewindeteile aneinanderstoßend miteinander verbunden sind, insbesondere für aufeinanderfolgende Rohrstücke einer Leitung für ölbohrlöcher, zum Gegenstande. Es sollen durch sie die erheblichen Schwierigkeiten überwunden werden, die mit der Ver-Wendung von Rohren oder Hülsen in (^bohrlöchern verknüpft sind und die insbesondere darin bestehen, daß ein Zerreißen eines Stranges von aufeinanderfolgenden Rohren an einer Verbindungsstelle infolge der ungenügenden Stärke dieser Verbindungsstellen auftritt, daß ferner ein Lecken von Druckflüssigkeit durch die Verbindung als Folge von Wegscheren oder Fortwaschen- der Rohrwandung erfolgt, und daß ein Fortscheuern

ao der Gewinde infolge der Beschädigungen er^: folgt, die die Gewinde erfahren, wenn die Rohrstücke ineinandergefügt werden, welches die Anfangsarbeit bei der Herstellung einer Gewindeverbindung beim Eintritt eines Rohrstranges in ein Bohrloch ist.

Von den bekannten Gewindeverbindungen, bei denen zwei koaxial liegende Teile durch ineinandergreifende, sich ergänzende konische Gewindeenden miteinander verbunden werden, unterscheidet sich die Verbindung nach der Erfindung zunächst durch die besondere Ausbildung der Gewinde, die derart ist, daß die Tiefe der Gewindegänge an jedem Rohrende sich derart ändert, daß von dem Ende des Rohres nach innen fortschreitend zunächst eine Zone vorhanden ist, in der die Nuten zwischen den aufeinanderfolgenden Gewindegängen allmählich tiefer werden, ferner eine mittlere Zone, in der die Gewindegänge von größtmöglicher Tiefe sind, und schließ-Hch eine innere Zone, in der die Spitzen oder Köpfe der aufeinanderfolgenden Gewindegänge allmählich niedriger werden. Sie ist ferner zweckmäßig derart ausgebildet, daß die Tiefe der Gewindegänge von die Enden der mittleren Zone begrenzenden Querebenen gleichmäßig bis auf ο an den Enden des Gewindeteiles abnimmt.

Durch die gekennzeichnete Ausbildung der Gewindeverbindung wird erreicht, daß die tiefsten Gewindegänge dort vorhanden sind, wo eine reichliche Metallmasse vorhanden ist, um den Längsbeanspruchungen zu widerstehen, während an den Enden des Gewindeteiles, besonders an dem äußeren Ende, das weniger tiefe Gewinde genügend Masse der

Rohrwandung bestehen läßt, um den radialen Beanspruchungen zu 'widerstehen, die eine Folge des Biegungsmomentes sind, das insbesondere bei einer Rohrleitung an den Verbindungssteilen auftritt. Ferner ermöglicht die Ausbildung der Gewindeteile, daß das eine Rohr über das andere um ein beträchtliches Maß hinübergeschoben werden kann, bevor die Gewinde in Eingriff miteinander ίο gelangen, wodurch die Ausrichtung bei Herstellung der Verbindung erleichtert wird.

Entsprechend der Erfindung werden überdies die Längsbeanspruchungen der Verbindung hauptsächlich durch die tieferen Gewinde in der Mitte der Gewindeteile' aufgenommen.

Die Gewindeverbindung nach der Erfindung ist schließlich noch mit schwach kegeligen Dichtungsflächen versehen, die sich ao zweckmäßig an beide Enden der Gewindeteile anschließen und die eine Gewähr für die Dichtheit der Verbindung geben, insbesondere da die Wandteile, an denen die äußeren Dichtungsflächen sitzen, infolge der Ausbildung der Gewinde eine erhebliche Wanddicke besitzen.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Dichtung dargestellt,

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch die erste Ausführungsform der Erfindung, und der dargestellte Schnitt liegt in einer Ebene, die die Mittelachsen der beiden durch die Gewindeverbindung miteinander verbundenen Rohre enthält. Die so verbundenen Rohre sind'kurz hinter den Enden der Verbindung weggebrochen und sind auch in Längsrichtung ein kurzes Stück in radialer Richtung von der inneren Wandfläche der Rohrstücke entfernt fortgebrochen. Die Verbindung ist 4P in dieser Figur so dargestellt, wie sie erscheint, wenn die Gewinde der Rohre vollkommen miteinander in Eingriff stehen.

Fig. 2 zeigt einen der Fig. 1 ähnlichen Schnitt, mit der Ausnahme, daß dieGewindeteile an den beiden Rohren in ihrer gegenseitigen Lage dargestellt sind, die sie am Schluß des Ineinandersteckens einnehmen, also in der Stellung, i» der sie dann miteinander verschraubt werden können. Fig. 3 ist ein der Fig. .1 ähnlicher Schnitt, mit der Ausnahme, daß in Fig. 3 die Gewinde seitliches Spiel und zylindrische Dichtungsflächen an ihren Enden haben, während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Gewinde Spiel an ihren Kopf- und Grundflächen .aufweisen und mit kegelförmigen Dichtungsflächen an ihren Enden versehen sind.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt von demselben Charakter wie in Fig. 1, wobei jedoch €0 jedes Rohr eine Mehrzahl von Gewinden aufweist, die durch kegelförmig geneigte Dichtungsflächen voneinander getrennt sind, während in Fig. ι die Dichtungsflächen von kegelförmigen Oberflächen an den Enden der Gewindelängen gebildet werden.

Fig. 5 ist ein Querschnitt von derselben Art wie Fig. 2, der die Rohre entsprechend Fig. 4 in ihrer Ineinanderstecklage zeigt.

Fig. 6 zeigt schematisch das bisher bei einer Rohrverbindung verwendete übliche Gewindeprofil, während

Fig. 7 schematisch das Gewindeprofil entsprechend der Erfindung zeigt.

In den zunächst behandelten Fig. 1 und 2 sind mit 10 und 11 zwei Rohre bezeichnet, von denen das Ende 12 des ersteren Rohres sich innerhalb des Endes 13 des letzteren Rohres befindet. Die äußere Wand des Rohrendes 12 ist in Fig. 1 mit einem Gewinde 18 versehen, das mit einem Gewinde 19 an der Innenwandung des Rohrendes 13 kämmt. Vorzugsweise sind allein die mittleren Teile der Rohrenden 12 und 13 mit Gewinde versehen, während die äußeren, nicht mit Gewinde versehenen Teile 14 und 15, die sich längs des Rohrendes 12 in Längsrichtung der Rqhre in entgegengesetzten Richtungen von den Gewinden aus erstrecken, ringförmige, und zwar vorzugsweise kegelförmige Dichtungsflächen mit den innenliegenden, nicht mit Gewinde versehenen Teilen 16 und 17 bilden, die an dem Rohrende 13 jenseits der gegenüberliegenden Enden des Gewindeteils an diesem Rohr vorgesehen sind. Die Tiefe der Gewindegänge 18 und 19 verringert sich allmählich nach beiden Richtungen von einem Maximum in der Zone der größten Gangtiefe in der Mitte der Gewindelängen auf die Endpunkte 20 an den Enden der Gewinde zu.

Der Abstand der Kopfflächen der aufeinanderfolgenden Gewindegänge des Gewindes 18 am Rohrende 12 von der Achse des Rohres

10 wächst allmählich von dem dünneren Rohrende 12 nach dem dickeren Teil des Rohres 10 zu. Der Abstand der aufeinanderfolden Kopfflächen de.r Gewindegänge des Gewindes 19 am Rohrende 13 von der Achse des Rohres 11 verkleinert sich allmählich von dem dünneren Teil des Rohrendes 13 nach dem dickeren Teil des Rohres 11 zu. Die Ab- ito stände der aufeinanderfolgenden Gewindekopfflächen von den Achsen der Rohre 10 und

11 sind derart, daß die Kopfflächen der beiden Gewinde nicht eher miteinander in Eingriff gelangen, bis die Rohrenden mit dem größten Teil ihres Gewindes ineinanderstecken. Am Ende der Ineinandersteckarbeit werden die vorstehenden Kanten von einigen der Gewindegänge des einen Rohrendes gegen die entsprechenden Kanten der Gewindegänge des anderen Rohrendes stoßen, wie dies längs der mittleren Gewindeteile in Fig. 2 darge-

stellt ist. In dieser Figur nehmen die Gewindegänge der Gewinde an jedem Rohrende eine derartige Lage zueinander ein, bei der die Gewindegänge an dem einen Rohrende im Begriff sind, zwischen die Gewindegänge des anderen Rohrendes einzugreifen, wobei dann die Gewindegänge an jedem Rohrende tiefer und tiefer, ineinandergreifen, bis schließlich die Rohre io und ii so weit aneinandergezogen sind, daß die Seitenflächen der Gewindegänge an jedem Rohrende mit den Seitenflächen der Gewindegänge an dem anderen Rohrende dicht zur Anlage gelangen. In der Fig. ι ist ein Spiel zwischen den Kopfflächen der Gewindegänge jedes Rohrendes und den Fußflächen an dem anderen Rohrende vorhanden. In Fig. 2 bilden die nicht mit Gewinde versehenen Teile 14 und 15 am Rohrende 12 eine Abdichtung mit den nicht mit Gewinde versehenen Teilen 16 und 17 an dem Rohrende 13, wenn die Verbindung dicht aufeinandergeschraubt ist. Vorzugsweise sind diese nicht mit Gewinde versehenen Teile etwas kegelförmig gestaltet, so daß die Dichtheit der gegeneinanderliegenden Dichtungsflächen wächst, je mehr die Rohre zusammengeschraubt werden.

Das Rohr 10 trägt eine Schulter 25 zur Anlage des Endes der Rohrwand des Rohrendes 13, wenn die Verbindung vollständig dicht zusammengeschraubt ist.

Fig. 3 entspricht im wesentlichen Fig. 1, mit der Ausnahme, daß in Fig. 3 die Winkel, welche die gegenüberliegenden Seitenflächen der Gewindegänge mit den Achsen der Rohre einschließen, nicht gleich sind, wie dies bei Fig. ι der Fall ist. Die Winkel, die die links gelegenen Seitenflächen der Gewindegänge des Gewindes 18' und die rechts gelegenen Seitenflächen der Gewindegänge des Gewindes 19' mit der Rohrachse einschließen, sind steiler als die Winkel, die die gegenüberliegenden Seiten dieser Gewindegänge mit der Achse einschließen. Eine derartige Ausbildung bewirkt ein Spiel 22 zwischen den gegenüberliegenden Gewindeseitenflächen mit den weniger stellen Winkeln. In Fig. 3 sind die Rohre mit 10', 11' bezeichnet, während die Rohrenden mit 12' und 13' bezeichnet sind.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind die Rohre 10" und 11" bzw. die Rohrenden 12" und 13" mit zwei Gewindeabschnitten versehen, die durch ringförmige Dichtungsflächen 23 und 24 voneinander getrennt sind. Die beiden Gewinde an dem Rohrende 12" sind mit 18" und an dem Rohrende 13" mit 19" bezeichnet. Jedes Gewinde ist entsprechend den obigen Ausführungen mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 ausgebildet. Fig. 5 zeigt die Rohrenden in ineinandergesteckter Lage, und zwar in der Stellung, bei der sie in der üblichen Art und Weise zusammengeschraubt werden können, Wenn die Verbindung vollkommen gedichtet ist, so sind die ringförmigen Dichtungsflächen 23, 24 dicht aneinandergezogen, wie dies Fig. 4 zeigt. Vorzugsweise sind die Dichtungsflächen etwas kegelförmig gestaltet, damit die Dichtheit des Abschlusses eine größere wird. Es kann aber auch die Aufeinanderpassung zwischen diesen Flächen, also zwischen den entsprechenden Dichtungsflächen, in den Fig. 1, 2 und 3 so dicht erfolgen, daß in gewissen Fällen ihre Kegelform nicht erforderlich ist.

Wenn man eine gerade Kante gegen die Gewindegänge gemäß der Erfindung anlegt, so sieht man, daß die mit Gewinde versehene Oberfläche des Rohres so verläuft, wie dies in Fig. 7 gezeichnet ist. Dort gibt Linie a, b, d die Scheitelpunkte der Gewindegänge und die Linie a, c, d die Grundflächen der Gewindegänge wieder. Die Achse dieses Rohres ist mit χ, χ bezeichnet.

Es ist ersichtlich, daß, wenn man Fig. 7 mit Fig. 6 vergleicht, welch letztere Figur den früheren Stand der Technik wiedergibt, bei der Gewindeverbindung gemäß der Erfindung die Abnahme der Gewindetiefe an dem äußeren Ende des Rohres dadurch bewirkt ist, daß das Gewinde Gewindenuten von geringerer Höhe besitzt, während die Abnahme der Gewindetiefe an dem inneren Ende des mit Gewinde versehenen Teiles dadurch bewirkt ist, daß man die Spitzen der Gewindegänge fortschneidet. In beiden Fällen ist der Abstand zwischen der Innenfläche der Rohrwandung und der Mittellinie des Gewindes der gleiche. Der Vorteil dieser Ausbildung ist, wie bereits erläutert, daß eine dickere Rohrwand an dem äußeren Ende des mit Gewinde versehenen Teiles bestehen bleibt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Gewindeverbindung für Rohre, bei der zwei Rohre durch ineinandergreifende, sich ergänzende kegelige Gewindeteile aneinanderstoßend miteinander' verbunden sind, insbesondere für aufeinanderfolgende Rohrstücke einer Leitung für ölbohrlöcher, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Gewindegänge an jedem Rohrende sich derart ändert, daß von dem Ende des Rohres nach innen fortschreitend zunächst eine Zone vorhanden ist, in der die Nuten zwischen den aufeinanderfolgenden Gewindegängen allmählich tiefer werden (Gewindegrund), ferner eine mittlere Zone, in der die Gewindegänge von größtmöglicher Tiefe sind, und schließlich eine innere Zone, in der die

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   Spitzen oder Kopie der aufeinanderfolgenden (aewin'deg*änge°a3lmählich niedriger werden.
2. 2. Gewindeverbindung für Rohre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Tiefe der Gewindegänge von die Enden der mittleren Zone begrenzenden Ouerebenen gleichmäßig bis auf ο an den Enden des Gewindeteiles abnimmt.
3. 3. Gewindeverbindung für Rohre nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Zone von größtmöglicher Gangtiefe aus einem einzigen Gewindegang besteht.
4. 4. Gewindeverbindung für Rohre nach einem, der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine schwach konische Dichtungsfläche sich an jedes Ende des Gewindeteiles anschließt.
5. 5. Gewindeverbindung für Rohre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schraubengewinde versehene Teil an jedem der beiden miteinander zu verbindenden Teile ■ verdoppelt ist und miteinander zusammenwirkende, sich ergänzende Dichtungs- -: flächen zwischen den beiden Gewindeteilen vorgesehen sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen